JoKa Fern Lowd
Просветленный
(24699)
16 лет назад
Под энергией маятника подразумевается кинетическая энергия при прохождении положения равновесия. Так что тут всё поставлено корректно и однозначно.
Можно получить тот же ответ, что получил Владимир Левченко другим путём, используя "колебательные" формулы (т. е. формулы из темы "колебания")
E = 1/2 m w^2 A^2
A = L * фи
w^2 = g/L
Отсюда
E = 1/2 m g/L L^2 * фи^2 = 1/2 m g L * фи^2 ~ L
Естественно, такое рассмотрение будет обоснованным только для малых колебаний, но в данном случае ответ от факта малости колебаний не зависит.
Владимир Левченко
Мыслитель
(5535)
16 лет назад
Примем за ноль точку, когда маятник просто висит, т. е самую нижнюю точку траектории. Здесь его потенциальная энергия равна нулю. Пусть маятник отклонился на угол фи и остановился (на мгновение) , здесь его кинетическая энергия равна нулю, т. е. она перешла полностью в потенциальную. Поэтому в этом положении потенциальная энергия равна численно полной энергии маяника. П = mgx = mgl(1-cosфи) . Т. к. массы и углы одинаковы, то у маятника, у которого нить длиннее в 2 раза будет и энергия больше в 2 раза.
Ну а вообще, задача поставлена немного некорректно, т. к. пот. энергия определяется с точностью до константы, если не принять условия, что в нижней точке П = 0, то ответ вообще говоря другой. Пусть в нижней точке у первого маятника пот. энергия П1, а у второго П2, тогда mgl(1-cosфи) - это изменения пот энергии по сравнению с начальным положением у первого маятника, а 2mgl(1-cosфи) - у второго. В положении, когда угол равен фи всё равно полная энергия равна потенциальной. Тогда отношение энергий маятников с длиной подвеса 2l и l равно: ( 2mgl(1-cosфи) + П2 )/( mgl(1-cosфи) + П1 ).
Как видите, при П1=П2=0 ответ совпадает с предыдущим. А вообще, задачи корректней нужно ставить. Допустим, П1=П2 = П и мы будем бесконечно удалять наши маятники от нулевого значения П, т. е. П стремится к бесконечности, тогда в пределе получим (при фиксированных m и l), что отношение энергий равно 1! Т. е. изменение за счёт угла весомой роли не играет.